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UNIVERSIDAD CATOLICA DE CORDOBAtesis.bibdigital.uccor.edu.ar/76/1/TESIS Poliotti Versión final[1... · 5.1.1 Sensibilidad 32 5.1.2 Precisión 33 5.1.3 Exactitud 33 ... fueron analizadas

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UNIVERSIDAD CATOLICA DE CORDOBA

Facultad de Ciencias Químicas

Composición mineral del maní producido en la provincia de Córdoba digeridos por los métodos pirolítico y microondas.

Caracterización de las variedades runner común y alto oleico. Denominación de origen

Trabajo Final de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Católica de Córdoba conforme a los requisitos para obtener el título de Magíster en

Tecnología de los Alimentos

por

María Victoria Poliotti

Córdoba 2013

Firma

Director del trabajo final: Raúl G. Badini. CEPROCOR Santa María de Punilla

Firma

Co-Director del trabajo final: María José Martínez. INTA MANFREDI

Lugar de realización: Laboratorio de Espectroquímica. CEPROCOR- Ministerio de

Ciencia y Tecnología. Santa Maria de Punilla- Córdoba

INTA Manfredi

AGRADECIMIENTOS

A mi director de Tesis, Raúl Badini y codirectora, María José Martínez, por su ayuda

y paciencia.

A las personas del laboratorio de Espectroquímica: Gabriel Spahn, Carolina

Hernández y Marcela Inga que me han ayudado de uno u otro modo en la

realización de la tesis y al CEPROCOR (Centro de excelencia en Productos y

Procesos de Córdoba) por permitirme realizar este trabajo

A mi esposo Carlos e hija Martina por dejarme crecer, aunque tuve que descuidarlos

en algunos momentos.

A todos ellos agradezco y dedico este trabajo.

ÍNDICE GENERAL

Índice de abreviaturas viii Índice de figuras ix Índice de tablas x

Resumen xi

Summary xii 1. Introducción 1

1.1 Antecedentes 2 2. Maní: Características generales 2.1 Cultivo de maní

2.1.1 Producción primaria 4 2.1.2 Cultivares de maní 5

2.1.3 Fertilidad del suelo 6 2.2 Mercado del maní

2.2.1 Actividad exportadora 8

2.3 El maní como alimento 9 2.3.1 Requerimientos de minerales 10 2.3.2 Funciones de los principales minerales esenciales 10

2.3.2.1 Contenido de Sodio en maní 13 2.3.3 Ingesta diaria recomendada 2.3.4 Elementos tóxicos: consideraciones generales 14

2.3.4.1 Determinación de elementos tóxicos en maní 15 2.3.4.2 Contenido de Cadmio en maní blancheado 16

3. Objetivos 3.1 Objetivo general 17 3.2 Objetivos específicos 17 4. Materiales y métodos

4.1 Muestras 18 4.1.1 Características del material de referencia 18

4.2 Tratamiento de muestras 19 4.2.1 Microondas

4.2.1.1 Orígenes de la técnica 20 4.2.1.2 Digestiones de muestras en microondas 21

4.2.2 Tratamiento pirolítico en mufla 23

4.3 Espectroscopia de Absorción atómica: Características generales 24

4.3.1 Perfiles de temperatura de la llama 25 4.3.2 Fuentes de radiación 26

4.3.3 Interferencias 27 4.3.3.1-Efecto matriz 29

4.4 Desarrollo experimental

4.4.1 Consideraciones analíticas 30 4.4.2 Equipamiento 30

4.4.2.1 Parámetros de operación 31 5 Resultados y Discusión

5.1 Propiedades analíticas 5.1.1 Sensibilidad 32 5.1.2 Precisión 33 5.1.3 Exactitud 33

5.2 Resultados de muestras 34

5.2.1 Aportes del maní a la ingesta diaria recomendada 36 5.3 Análisis estadístico

5.3.1 Estadística descriptiva 37 5.3.2 Prueba t para muestras independientes

5.3.2.1 Comparación de tratamientos 37 5.3.2.2 Comparación de variedades 38

5.3.3 Prueba t para muestra de referencia 39

6. Conclusiones 6.1 Conclusiones generales 41 6.2 Investigación futura 42

7. Anexos

7.1 Anexo A 43 7.2 Anexo B 48

8. Glosario 52 9. Bibliografía 53

viii

ÍNDICE DE ABREVIATURAS

µ: micro

AO: variedad de maní alto oleico

ASTM: Acrónimo en inglés de Sociedad Americana de Test y Materiales

CCT: Acrónimo en inglés de celda de colisión-reacción.

CEPROCOR: Centro de Excelencia en Productos y Procesos de Córdoba

CV: Coeficiente de variación

DE: desviación estándar

FAAS Acrónimo en inglés de Espectroscopía de Absorción Atómica de Llama

FNB: Comité de Nutrición y alimentos del Instituto de Medicina de Estados Unidos.

HCL: Acrónimo en inglés de lámpara de cátodo hueco.

ICP-MS Acrónimo en inglés de Espectrometría de Masas con Ionización por Plasma de

Acoplamiento Inductivo.

IDR: Ingesta diaria recomendada

INTA: Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria

n: nano

NC: No cuantificable

ND: No detectable

NIST: Acrónimo en inglés de Instituto Nacional de Estándares y Tecnología

NOAEL: Acrónimo en inglés de Nivel sin Efectos Adversos Observables.

OMS: Organización Mundial de la Salud

ppb: partes por billón

ppm: partes por millón

RC: variedad de maní runner común

SAGyPA: Secretaría de Agricultura Ganadería, Pesca y Alimentos

SD: Acrónimo en inglés de desviación estándar

SENASA: Servicio Nacional de Sanidad y Calidad Agroalimentaria

USDA: Departamento de Agricultura de Estados Unidos

ix

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura n°1: Maní tipo runner

Figura n°2: Planta de Arachis Hypogaea L.

Figura n°3: Estación de microondas ETHOS 1600 Miles tone.

Figura n°4: Espectrómetro de absorción atómica Shim adzu 6501

Figura n°5: Lámpara de cátodo hueco

Figura n°6: Desdoblamiento de la señal por efecto Z eeman

Figura n°7: Perfiles de emisión en lámparas de cáto do hueco funcionando con altas y

bajas intensidades de corriente.

Figura n°8: Comparación de tratamientos de muestras para los elementos K, Mg, Ca.

Figura n°9: Comparación de tratamientos de muestras para los elementos Fe, Cu, Zn.

Figura n°10: Comparación de genotipos para los elem entos K, Mg y Ca.

Figura n°11: Comparación de genotipos para los elem entos Fe, Cu, Zn.

Figura n°12: Diferencia entre valores obtenidos y v alores teóricos para muestra de

referencia digerida por microondas.

Figura n°13: Diferencia entre valores obtenidos y v alores teóricos para muestra de

referencia digerida por tratamiento pirolítico

Figura n°1-B: Curva de calibración de potasio

Figura n°2-B: Curva de calibración de magnesio

Figura n°3-B: Curva de calibración de cobre

Figura n°4-B: Curva de calibración de zinc

Figura n°5-B: Curva de calibración de calcio

Figura n°6-B: Curva de calibración de hierro

x

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla I: Recomendaciones del Codex alimentarius sobre la ingesta diaria recomendada

de minerales.

Tabla II: Valores certificados de la muestra de referencia SRM NIST 2387

Tabla III: Programa de predigestión

Tabla IV: Programa de digestión

Tabla V: Parámetros de operación para la medición por FAAS

Tabla VI: Límites de detección para la medición por FAAS

Tabla VII: Coeficiente de variación (CV) entre duplicados para cada método de

tratamiento

Tabla VIII: Composición mineral de la muestra de referencia PEANUT BUTTER NIST

2387 digerida por microondas

Tabla IX: Composición mineral de la muestra de referencia PEANUT BUTTER NIST

2387 digerida por tratamiento pirolítico.

Tabla X: Composición mineral de las muestras para cada tratamiento

Tabla XI: Aporte de las variedades de maní a la IDR

Tabla XII: Composición mineral en maní tipo “runner”

Tabla XIII: Composición mineral en maní alto oleico

Tabla A-I: Condiciones de medición por ICP-MS

Tabla A-II: Composición de Fósforo medido por ICP-MS para los dos genotipos

Tabla A-III: Comparación entre ICP-MS y FAAS

Tabla A-IV: Composición mineral del Material de referencia certificado NIST SRM 2387

medido por ICP-MS

Tabla A-V: Valores promedios de elementos tóxicos medidos por ICP-MS para dos

variedades de maní.

Tabla A-VI: Resultados de la muestra de referencia NIST RM 8414 Bovine muscle

powder

xi Resumen

La caracterización química de productos alimenticios es de gran importancia en el

etiquetado de alimentos y en estudios de denominación de origen.

El maní (Arachis hypogaea) es una legumbre anual, cuyas semillas son una fuente

natural de minerales.

El maní argentino es muy reconocido en el mercado internacional, la provincia de

Córdoba es el principal productor nacional concentrando la totalidad de las

exportaciones.

El objetivo principal de este trabajo fue determinar el contenido de nutrientes en maní

para lo cual se tomaron muestras de la cosecha 2009 (previéndose un lote de muestras

suficientemente representativo de la producción originada en la provincia de Córdoba).

Las muestras de maní fueron digeridas por tratamiento en microondas y pirolítico, luego

fueron analizadas por Espectrofotometría de Absorción Atómica con Atomización en

Llama (FAAS). Se incluyó en las mediciones, la muestra certificada de referencia NIST

SRM PEANUTS BUTTER 2387 a los fines de validar los análisis. Para la determinación

de Fósforo (P), que merece ser mencionado por su importancia como nutriente esencial

fue necesario desarrollar una metodología por ICP-MS (Espectrometría de Masas con

ionización por plasma de acoplamiento inductivo). Se caracterizaron por separado las

variedades principales de maní runner común (RC) y alto oleico (AO) sembradas en la

provincia de Córdoba, no se observan diferencias significativas entre el contenido de

minerales entre las dos variedades de maní estudiadas a excepción del Fósforo. Se

compararon los resultados de dos tratamientos de muestras y no presentan diferencias

significativas con un 95% de confianza.

Palabras clave: Arachis hypogaea, nutrientes, FAAS, denominación de origen.

xii Summary Mineral composition of peanuts produced in the province of Córdoba digested by pyrolytic methods and microwave. Characterization of varieties high oleic and common runner. Denomination of origin

The chemical characterization of food products is of great importance in food labeling

and studies appellation.

A peanut (Arachis hypogaea) is an annual legume whose seeds are a natural source of

minerals.

The Argentine peanut is widely recognized in the international market, the province of

Cordoba is the leading domestic producer concentrating all exports.

The main objective of this work was to determine the nutrient content in peanuts for

which samples were taken from the 2009 harvest (foreseeing a sufficiently

representative sample batch production originated in the province of Córdoba).

Peanut samples were digested by microwave and pyrolytic treatment, then were

analyzed by atomic absorption spectrophotometry with flame atomization (FAAS). It was

included in the measurements, certified reference sample NIST SRM BUTTER

PEANUTS late 2387 to validate the analysis. For determination of phosphorus (P), that

deserves mention because of its importance as an essential nutrient was necessary to

develop a methodology by ICP-MS (mass spectrometry with ionization by inductively

coupled plasma). Were characterized separately main peanut varieties common runner

(RC) and high oleic (AO) planted in the province of Cordoba, no significant differences

between the mineral content between the two peanut varieties studied except

phosphorus. We compared the results of two sample treatments and no significant

differences with 95% confidence.

Keywords: Arachis hypogaea, nutrients, FAAS, Denomination of origin.

1 1. INTRODUCCIÓN

Existe una creciente necesidad mundial de caracterizar nutricionalmente un producto a

fin de establecer adecuadamente su importancia e impacto dentro de la pirámide

alimentaria, así como también establecer diferencias y similitudes debido al origen o

procedencia del mismo (1,2). Esto resulta en un beneficio al consumidor debido a que

se brinda información detallada y un beneficio directo al productor de alimentos ya que

la denominación de origen agrega valor al producto.

El maní (Arachis hypogaea L.) es una legumbre originaria de Sudamérica, actualmente

difundida en todo el mundo. Es una planta herbácea, de porte erecto, semierecto o

rastrero que da frutos anuales. A pesar de ser una legumbre, en la legislación

alimentaria internacional es considerada una nuez (3).

El maní argentino y sus productos derivados han ganado reconocimiento en los

mercados más exigentes del mundo. Argentina es uno de los tres exportadores

mundiales de maní, liderando el mercado junto con Estados Unidos y China. La

provincia de Córdoba representa más del 90 % del total de las exportaciones (4).

El 95 % del maní sembrado en Argentina es de tipo Virginia “runner”. De la producción

total, aproximadamente el 70 % se destina a maní confitería, que se exporta para

consumo humano, el 10% se exporta como grano (maní partido que se usa para

cobertura en repostería o como pasta en la elaboración de manteca) y el 20% restante

para la extracción de aceite (5).

Los análisis de composición elemental aportan información relevante a fin de clasificar

los alimentos según su lugar de origen (6,7). En general se espera que exista una

correlación entre el contenido mineral del maní y la composición del suelo. Esa

correlación puede ser afectada por la genética de la planta y factores ambientales

(condiciones climáticas, acción de hombre, etc.).

En cuanto a la información nutricional, los minerales, de acuerdo a su rol biológico,

pueden ser divididos en elementos esenciales, si su remoción de la dieta origina un

deterioro de la función fisiológica, en no esenciales y en elementos tóxicos. Si la

2 ingesta de los minerales esenciales, es menor que la recomendada por un periodo de

tiempo, se desarrollarán signos de deficiencia y si es mayor puede resultar en efectos

tóxicos (8). Otro aspecto de importancia es la potencial contribución de los

componentes minerales en las propiedades organolépticas, como es el caso de la

“crocantabilidad”. Ésta propiedad es correlacionada con el contenido de Calcio del

maní, el cual es mayor en nuestra provincia comparado con los valores reportados por

otros países (9,10).

Con el objetivo de aportar a los estudios realizados y mejorar la metodología, en esta

investigación se compararán dos sistemas de tratamiento de muestras (hasta la

actualidad el método de digestión usado es por tratamiento pirolítico)

Además se caracterizarán por separado las variedades principales de maní (RC y AO)

sembradas en la provincia de Córdoba ya que en investigaciones anteriores la

información nutricional no se diferenció por genotipo.

1.1 ANTECEDENTES

Los estudios desarrollados hasta la actualidad, constituyen la columna vertebral de la

certificación de origen y demuestran la composición fitobiológica de nuestro maní, el

que por una confluencia específica de clima y suelos tiene mayor contenido de calcio

bajo nivel de acidez y una mejor concentración de antioxidantes, mayor

“crocantabilidad” y sabor más dulce, comparado con el maní de otros países.

La legislación de seguridad alimentaria internacional exige alimentos de muy alta

calidad y óptima condición sanitaria. Los estudios científicos dedicados a calidad

nutricional y manejo sustentable del cultivo, realizados durante más de una década por

INTA, la Universidad Nacional de Córdoba y CEPROCOR, sirvieron para que en 2007

se impulsara el proyecto de ley que protege la Designación de Origen Maní de

Córdoba (11). Finalmente en septiembre de 2012 la legislatura provincial aprueba la

creación de la denominación de origen del "Maní de Córdoba", con el objetivo de

identificar y proteger la calidad del maní que se cultiva en la provincia.

3 Con la nueva norma el maní cordobés, y sus derivados, deberá identificarse mediante

distintivos que hayan sido autorizados previamente por el Ministerio de Agricultura,

Ganadería y Alimentos de la provincia de Córdoba, que será el organismo de

aplicación.

La denominación de "Maní de Córdoba" implica la creación de un sello distintivo de

origen, calidad, características y condición que identifica exclusivamente al maní

cultivado dentro del territorio de la provincia de Córdoba.

Desde el 2007 la denominación "Maní de Córdoba" ya era utilizada en el mercado

internacional por la Cámara Argentina del Maní, en tanto lo que hace ahora la

legislación aprobada es establecer la obligatoriedad del uso de la marca cordobesa de

origen.

4 2. MANÍ: CARACTERÍSTICAS GENERALES

2.1- CULTIVO DE MANI

2.1.1-Producción primaria

Los primeros cultivos de maní en nuestro país, con pequeñas superficies, se

registraron en la época colonial, en Jujuy, Salta, Corrientes, Misiones, Chaco y Santa

Fe. Hacia fines del siglo XIX, comenzó el cultivo en Córdoba.

En la actualidad la nueva región manisera está instalada en el sur de Córdoba y norte

de San Luis y La Pampa, lejos quedó de la antigua zona núcleo que comenzaba en los

alrededores de Río Segundo.

A su vez, el destino de la producción sufrió importantes cambios, distinguiéndose tres

etapas. Durante la primera, se producían pequeñas cantidades para consumo familiar.

La segunda, más importante, es para “maní industria”. Esta etapa coincide con la

instalación y desarrollo de la industria procesadora de aceites vegetales, que permitió

una comercialización segura y sostenida (12). En la última etapa se orienta nuevamente

la producción hacia el consumo humano, para “maní confitería”, pero destinada

principalmente hacia el mercado externo, de alto poder adquisitivo.

Por sus características de cultivo, el monocultivo de maní implica riesgo de degradación

de suelos ya que la planta debe ser arrancada y luego se separan las vainas del resto

de la planta. Este aspecto de la cosecha mecánica es agresiva al suelo, y se suma a las

enfermedades del suelo cuando se repite el cultivo en el mismo lote. Debido a esto el

productor no debe sembrar maní en el mismo lote por tres o cuatro años, rotándolo con

maíz, soja o pasturas. En la actualidad, aproximadamente el 80% de la producción se

realiza en campos alquilados, ya que pocos productores pueden realizar la rotación de

cultivos necesaria. Existen además otros de factores que se han combinado para

reducir el área sembrada de maní por parte de pequeñas explotaciones (13,14).

Desde las etapas previas del ciclo de cultivo, la preparación de la tierra y la elección de

la semilla, se trabaja con Buenas Prácticas Agrícolas. El Maní de Córdoba (11) se

realiza en el marco de un sistema de producción sustentable, respetando las rotaciones

adecuadas de acuerdo con estudios desarrollados por los INTA (Instituto Nacional de

5 Tecnología Agropecuaria) de General Cabrera y de Manfredi. Los tratamientos se

aplican previa evaluación del tipo de suelo, microclima de la zona, e historial del lote.

El productor manisero argentino es un agricultor de especializado y su habilidad es

reconocida en todos los países donde se siembra esta leguminosa.

2.1.2 Cultivares de maní

El maní (Arachis hypogaea L.) pertenece a la familia de las Leguminosas y su

origen está en Sudamérica, donde el género Arachis está ampliamente distribuido

(Argentina, Bolivia, Brasil, Paraguay y Uruguay) (3).

Es una planta herbácea, donde el tallo central es erecto y las ramas secundarias

pueden ser erectas, rastreras o intermedias. Presenta inflorescencias si es del tipo

botánico Valencia y Español y no las tiene si es del tipo botánico Virginia. Es de

crecimiento indeterminado ya que el tallo y las ramas continúan creciendo y existe

superposición de los estados vegetativos y reproductivos (10). Los factores ambientales

afectan el rendimiento del cultivo, se requiere en general de un suelo húmedo y

temperatura cálida ya que es sensible a las heladas. La maduración del cultivo no tiene

fases claramente delimitadas, por lo cual determinar el momento de arrancado se torna

muy importante para maximizar el rendimiento. Se producen una serie de cambios

físicos y químicos, los cuales indican la madurez, uno de los métodos tiene en cuenta el

cambio de coloración que se produce en la cáscara del maní que cambia de blanca a

manchas marrones y negras cuando está maduro (15, 16)

Debido al alto precio internacional del aceite de maní en la década del 70, se

reemplaza su demanda por otros de menor valor (palma; soja, etc.) y se comienza a

producir maní para consumo humano, desarrollándose nuevas tecnologías para el

manejo del cultivo. La Universidad de Florida en EE.UU. otorgó la variedad multilínea

Florunner para consumo humano, con el fin de corroborar su adaptación e incluirlos en

los programas de mejoramiento genético vegetal. De ese material, se realizó la

selección genealógica, llegándose a inscribir el cultivar Florman INTA en el año 1985

(17).

6

Las variedades comerciales en Argentina son del tipo runner. Existen dos tipos

de cultivares: de ciclo completo (150-160 días a cosecha) o de ciclo corto (140- 150

días a cosecha). Actualmente se desarrolló un cultivar alto oleico, que presenta una

elevada relación oleico/linoleico lo cual permite una mejor conservación de las

características organolépticas deseables (18,19).

La calidad del grano está dada por la composición química (Carbohidratos,

proteínas, lípidos y cenizas (micro/macro nutrientes) que le confieren al maní,

especialmente al genotipo, características especiales de aceptabilidad por parte de los

consumidores.

Figura n°1: Maní tipo runner Figura n°2: planta de Arachis hypogaea L.

2.1.3 Fertilidad del suelo

El suelo es un sistema dinámico en el que intervienen al mismo tiempo procesos físicos,

químicos, geológicos, biológicos y humanos. Todos estos procesos y sus

interrelaciones determinan la llamada fertilidad del suelo (20).

Los suelos retienen las sustancias minerales que las plantas necesitan para su nutrición

tomándolas de la degradación de los restos orgánicos. Cuando un suelo se encuentra

en condiciones adecuadas para cumplir con su función para la producción, se dice que

es de buena calidad. El uso irracional del suelo genera una alteración de sus

propiedades que puede hacer que pierda parcial o totalmente su capacidad de cumplir

7 con su función. Este fenómeno de disminución o pérdida de calidad del suelo se

denomina degradación.

Los elementos más importantes aportados por el suelo son fósforo, nitrógeno,

calcio y potasio, en orden de importancia según la cantidad absorbida por la planta (19).

Calcio: si bien otros cultivos necesitan de mayores concentraciones, este

nutriente es limitante en la planta de maní, debido a que es absorbido del suelo por las

raíces y transportado hacia las hojas, pero no se traslada a los frutos por lo que éstos lo

absorben por un proceso difusivo directamente desde el suelo (20). Es el segundo

nutriente que mayor absorbe la planta, la cantidad de calcio absorbida es proporcional a

la cantidad de calcio presente en el suelo y de la humedad del suelo.

Las consecuencias de la deficiencia de calcio se ven principalmente en el estadio

reproductivo, es determinante de un adecuado llenado de granos y del tamaño de los

frutos. El contenido de calcio de los suelos del centro-sur de la provincia de Córdoba es

elevado (21,22), el nivel crítico de Ca para los cultivares tipo runner es de 200 ppm (15).

La concentración de potasio puede afectar la absorción de Ca y por lo tanto afectar el

rendimiento. Citan una relación Ca/K de 10 como óptima. Esta relación es menor en el

área manisera de Córdoba por el alto contenido de Potasio de los suelos.

Potasio: Es el tercer nutriente mas absorbido por el cultivo, el nivel de K debe

ser considerado como ya se mencionó en función del Ca, ya que ellos compiten en la

absorción de los frutos en desarrollo. Se consideran valores superiores a 20 ppm como

adecuados para una buena disponibilidad de potasio. Se determinaron concentraciones

de potasio para el área manisera de Córdoba (20) entre 600-800 ppm aprox., es decir

valores muy superiores a los considerados críticos.

Nitrógeno: Es el principal nutriente absorbido, para el crecimiento del maní

existen dos fuentes principales de nitrógeno: el mineral proveniente del suelo y el

atmosférico del aire fijado a la planta por fijación biológica (23). Las bacterias (rizobios),

se encuentran naturalmente en los suelos y forman nódulos en las raíces de las

leguminosas a través de los cuales fijan el nitrógeno a la planta. La ausencia de

bacterias, sequía o la falta de aireación del suelo afectan la fijación de nitrógeno. En el

cultivo se observan hojas de color amarillento ante la deficiencia de N en los estadios

reproductivos. En campos donde nunca se ha sembrado maní previamente es

8 recomendable aplicar inoculantes para favorecer la formación de nódulos por las

bacterias.

Fósforo: No se observa deficiencia de fósforo en la zona manisera de Córdoba.

Los requerimientos de fósforo en el caso del maní son menores a los requeridos por

otros cultivos, como el sorgo o maíz, por lo que si se fertiliza correctamente a los

mismos, no es necesario fertilizar el maní (24). El nivel crítico es 10 ppm

aproximadamente.

La importancia del estudio del suelo en relación al cultivo de maní radica en que,

por lo general se espera que exista una correlación entre el contenido mineral del maní

y la composición del suelo (25). Esa correlación puede ser afectada por la genética de

la planta y factores ambientales (condiciones climáticas, acción de hombre, etc.). En

estudios posteriores a este trabajo se prevé efectuar mediciones de suelo, los cuales

permitirán contribuir a la denominación de origen del Maní de Córdoba.

2.2-MERCADO DEL MANI

2.2.1- Actividad exportadora

La actividad manisera se concentra en el centro-sur de la provincia,

constituyendo una economía regional dedicada a la exportación.

Actualmente nuestro país es el principal exportador mundial de maní confitería,

desplazando a China en los últimos años, siendo éste el principal productor mundial.

La industria manisera exporta el 90% de su producción, Argentina tiene un bajo nivel

de consumo doméstico, que permite destinar el 90% de la producción al mercado

internacional.

La especialización exportadora argentina se orienta hacia maní confitería. Hoy exporta

más de 500.000 toneladas anuales de productos de maní a 75 países. Nuestro país

exporta manufacturas (maníes para confitería, pasta y manteca, aceite, harinas y pellets

de maní) con alto componente de valor agregado.

Los estudios desarrollados por el INTA que permitieron caracterizar química, nutricional

y sensorialmente el producto (26), permitieron dar un valor agregado, sustentado en la

ubicación geográfica.

9 La estadística oficial de la dirección Nacional de Fiscalización Agroalimentaria

(SENASA, SAGPyA), para el periodo 2007-2009 indica que Argentina exportó un

promedio anual de 421.140 toneladas de maní comestible. (27)

Es importante mencionar que el maní cultivado regionalmente en el área manisera de la

provincia de Córdoba, Argentina, posee bajos valores de Cadmio (Cd), metal pesado,

que es una de las barreras de aceptación de este producto, siendo la virtual

inexistencia de Cd en el maní argentino una eficaz ventaja comparativa para el origen

del mismo (28).

Las empresas productoras mantienen relaciones comerciales, suelen intercambiar

información y establecer relaciones de compra y venta conjunta. Si sumamos además la

cercanía geográfica de las compañías, podemos decir que reúne las características de

un clúster 1(proximidad geográfica red, especialización e innovación) (29,30).

El clúster permite a las empresas desarrollar ventajas competitivas, se potencian los

esfuerzos individuales y se tienen mejores posibilidades.

2.3- EL MANI COMO ALIMENTO

El maní no es un oleaginoso como muchos creen, en el reino vegetal, solo la nuez y la

almendra pueden comparase al maní en riqueza nutritiva. Botánicamente es una

legumbre, pero en la legislación internacional se encuentra en el capítulo de las nueces

o frutos secos.

Es una fuente natural de proteínas, contiene grasas insaturadas, sustancias

antioxidantes y minerales esenciales. Sus sustancias antioxidantes como los

tocoferoles tienen importancia en la prevención del cáncer y enfermedades.

El consumo de maní y derivados de él es un hábito alimentario en muchos países del

mundo. Las propiedades nutricionales del maní son muy importantes para las

poblaciones interesadas en la alimentación saludable. 1 Un clúster es un concepto que surge en la década de los 90, provienen del trabajo de Michael Porter,

quien define “clúster” como una concentración geográfica de compañías e instituciones en un campo

determinado, interconectadas entre sí (31).

10

2.3.1 Requerimientos de minerales

Los minerales pueden ser divididos en dos categorías; elementos mayoritarios,

calcio, potasio, sodio, magnesio (Ca, K, Na, Mg) y elementos traza o minoritarios,

hierro, cinc, cobre, manganeso, molibdeno, cromo, etc. (Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Cr).

De acuerdo a su rol biológico, también pueden ser clasificados en elementos esenciales

y en elementos no esenciales.

Para los seres humanos son necesarios seis macroelementos (Na, K, Ca, Mg, P y Cl)

en cantidades superiores a 100 mg/día y en cantidades menores son esenciales los

microelementos que pueden ser clasificados en dos grupos: los elementos traza (Fe, F,

Zn, Mn y Cu) y los elementos ultratraza ( Mo, I, Cr, B, Co) (32)

Dentro de los elementos no esenciales se encuentran elementos tóxicos (As, Cd, Pb,

Hg, y Tl son los más relevantes), lantánidos y otros elementos traza (Al, B, Ni, Ba, Li,

Cs, Rb, etc.).

2.3.2 Funciones de los principales minerales esenciales

Los minerales se requieren en pequeñas cantidades para funciones específicas

en el organismo. Así constituyen parte de los líquidos corporales en forma iónica,

constituyen algunos tejidos y participan en funciones específicas como la energética

muscular, el transporte osmótico a través de la membrana celular, la catalización de

procesos enzimáticos, la formación de compuestos vitales como el hierro en la molécula

de hemoglobina y el cobalto en la molécula de vitamina B12 y la formación de

hormonas como el yodo en la tiroxina y el cinc en la insulina.

Calcio

En el cuerpo humano está presente en el líquido extracelular, en la sangre, en algunos

tejidos blandos y principalmente en huesos y dientes. Fisiológicamente ejerce su acción

junto con el fósforo. Sus principales funciones son:

Participar en la osteogénesis y en la formación de dientes. Constituir los fosfolípidos,

por ello se asocia al funcionamiento del sistema nervioso.

Intervenir en la contracción muscular, cardíaca y en la coagulación sanguínea.

11 Potasio

Está presente en el líquido extracelular y es el principal catión del líquido intercelular.

Participa en la contracción muscular y en la conducción nerviosa.

Cloro

Es el anión más abundante en el líquido extracelular, su función es mantener el

equilibrio hídrico corporal.

Sodio

Es el catión más abundante en el líquido extracelular, junto con el cloro es el

responsable de regular el equilibrio hídrico corporal. El sodio también participa de la

conducción del impulso nervioso.

Magnesio

El magnesio actúa como un co-factor en muchas reacciones enzimáticas y juega un

papel importante en la síntesis de ácidos nucleicos y proteínas. También estabiliza el

equilibrio fisiológico de calcio, potasio y sodio.

Es constituyente del hueso, músculo, hígado, corazón y glóbulos rojos. Interviene en el

funcionamiento de músculos y nervios.

Hierro

Es constituyente de la hemoglobina formando la mioglobina, ésta transporta y almacena

el oxígeno que se necesita en la contracción muscular y también transporta el oxigeno

hacia todos los tejidos. Forma parte de algunas métalo proteínas que intervienen en el

metabolismo energético.

La absorción de hierro a través del consumo de productos de origen animal (hierro

hemo) es del 20% y más, mientras que el hierro sólo se reabsorbe a alrededor de 5% a

partir de los alimentos de origen vegetal (hierro no hemo). Sustancias como ácido

ascórbico o ácido cítrico estimular la absorción mientras que el consumo de salvado de

trigo, las sales de calcio, la leche y los productos de soja inhiben la absorción de hierro.

Sólo el 10% de la hemoglobina y hierro mioglobina se excreta, el resto se recicla. La

pérdida global es en promedio de 1 mg / día. Las mujeres que menstrúan pierden un 15

mg de hierro por mes.

Fósforo

Está en huesos, dientes, en la membrana celular y en algunos tejidos blandos. Ejerce

su acción junto con el calcio. Participa en la osteogénesis y formación de dientes,

12 constituye los fosfolípidos por lo que participa del funcionamiento del sistema nervioso.

Interviene en la contracción muscular y cardíaca e interviene en la coagulación

sanguínea.

Flúor Es componente de huesos y dientes. Le confiere a los dientes resistencia contra las

caries y a los huesos contra la osteoporosis. No existen recomendaciones por en el

codex alimentario sobre el consumo de flúor.

Zinc

Se encuentra en la mayoría de los tejidos, hígado, corazón, cerebro sangre. Forma

parte de muchas enzimas y participa en el metabolismo de los macronutrientes. Influye

en el crecimiento y en la maduración sexual, su acción se asocia con la cicatrización de

heridas e interviene en el metabolismo del cobre y el hierro.

Manganeso

Está distribuido en los tejidos y especialmente en el pelo, la retina, la piel y los huesos.

Es además componente de varias enzimas y participa en el metabolismo de los

carbohidratos y en la formación de urea.

El consumidor con una dieta típica occidental consume hasta 10,9 mg de manganeso

por día (33). En el caso de las dietas vegetarianas se puede incorporar entre 13 y 20

mg. FNB (Food and Nutrition Board- US) considera una ingesta diaria de manganeso

de 11 mg como un NOAEL (nivel sin efecto adverso observable), pero tampoco existen

recomendaciones sobre la ingesta diaria recomendada por la OMS.

Cobre

Es esencial en la síntesis de hemoglobina y favorece la utilización del hierro. Es

componente de muchas enzimas, por ejemplo en oxidasas actúa como un catalizador

en la reducción de oxígeno molecular. El cobre también desempeña un papel

importante en la ceruloplasmina, una proteína de plasma que es importante de

importancia para la unión del hierro a la transferrina. El cobre se excreta principalmente

por la vesícula biliar. Dado que este mecanismo de excreción no desarrolla su plena

capacidad hasta los primeros años de vida, los bebés están en mayor riesgo que los

adultos en caso de un excedente del cobre.

El cobre debe ser declarado en el etiquetado de alimentos según el codex alimentarius

pero aún no está establecido los niveles recomendados de consumo.

13 Tabla I: Recomendaciones del Codex alimentarius sobre la ingesta diaria recomendada de

minerales (34).

mineral mg Calcio 800

Magnesio 300 Hierro 14 Zinc 15 Yodo 1,5 Cobre no establecido

Selenio no establecido

De los mencionados nutrientes, se determinaron Fe, Ca, K, Mg, Zn, Cu por FAAS y

se desarrolló una metodología para la medición de Fósforo por Espectrometría de

Masas con Ionización por Plasma de Acoplamiento Inductivo (ICP-MS) descripta en el

anexo del presente trabajo, debido a las limitaciones de la medición por FAAS2.

Además se determinó sodio en muestras al azar, para verificar la tendencia de los bajos

niveles según antecedentes de muestras medidas en el laboratorio (6). El Mn también

se determinó en muestras seleccionadas al azar, por ambas técnicas de medición.

2.3.2.1 Contenido de sodio en maní

El sodio es un elemento ubicuo por lo cual es una fuente de fácil de

contaminación, se analizó el contenido de sodio como parámetro de control y para

determinar el contenido en el maní.

Se midieron un conjunto de muestras seleccionadas al azar de las variedades RC Y

AO. Se obtuvieron valores menores a 10 µg/g, los cuales son bajos comparados con

2 La determinación de Fósforo (P) no se puede realizar por FAAS principalmente porque no tiene

transiciones electrónicas resonantes en el espectro visible, se denominan líneas resonantes a las líneas

que van desde el estado fundamental al excitado (35), además el P forma óxidos estables con el calcio, y

otros cationes divalentes es decir presentando una interferencia química. Para la medición de Ca esta

interferencia es corregida por la adición de elementos como La o Sr que desplazan el equilibrio de

disociación.

14 valores de referencia de la USDA (180 µg/g) (36) Esto podría verse como una ventaja

competitiva en tiempos donde se busca reducir los niveles de sodio en los alimentos.

Se incluyó en la medición la muestra de referencia NIST 2387 PB y se obtuvieron

valores acordes a los certificados para sodio.

El análisis se efectuó por FAAS a una longitud de onda de 589 nm ya que es la línea

de absorción más sensible para dicho elemento.

2.3.3- Ingesta diaria recomendada (IDR)

La ingesta diaria recomendada (IDR) es definida como el nivel de ingesta de

nutrientes esenciales que, en base a los conocimientos científicos, es adecuado para

satisfacer las necesidades nutricionales de las personas sanas. Las IDR son

establecidas teniendo en cuenta la proporción absorbida de la cantidad ingerida,

ajustada por una utilización incompleta y sumándole un factor por la variación entre los

individuos, así los valores de IDR son mayores que los requeridos (37).

En el caso del maní, contamos con los antecedentes de las mediciones de minerales

efectuadas por lo que se puede inferir que el aporte a la IDR es importante y podemos

decir que el maní es un alimento muy nutritivo.

Más adelante se detallan los valores correspondientes a la cosecha estudiada.

2.3.4 Elementos tóxicos: consideraciones generales

“Toxicidad es la capacidad inherente a un agente químico de producir un efecto

nocivo sobre los organismos vivos” (38). De acuerdo con la definición de toxicidad, se

requiere la interrelación de tres elementos:

1. Un agente químico capaz de producir un efecto.

2. Un sistema biológico con el cual el agente pueda interactuar para producir el efecto.

3. Un medio por el cual el agente y el sistema biológico puedan entrar en contacto e

interactuar.

De esta interrelación resulta el efecto nocivo.

15 La ingesta de alimentos es una de las fuentes a través de las cuales pueden ingresar

los minerales tóxicos en el organismo.

Los pesticidas y otros químicos contaminantes que se encuentran en el ambiente han

sido estudiados debido a la amenaza que posiblemente representan para nuestra salud.

Podemos clasificar las sustancias tóxicas, potenciales causantes de cáncer en tres

categorías:

1.- Contaminantes: Estos incluyen residuos de pesticidas en los alimentos, trazas de

metales y otros contaminantes químicos. Estos aparecen en nuestro medio ambiente ya

que son productos secundarios de las actividades humanas.

2.- Aditivos: Estos incluyen sustancias tales como nitratos, para la preservación de

alimentos, o cloro, para el tratamiento de aguas. Estos son añadidos a nuestra comida y

agua para algún propósito beneficioso.

3.- Tóxicos de la naturaleza: Estos incluyen numerosos ingredientes naturales de los

alimentos. Algunos son parte inevitable del alimento o son producidos por plantas

cuando son sometidas a stress o a algún tipo de hongo. Otros son producidos por

hongos que contaminan los alimentos, y otros son producidos cuando la comida se

cocina, fermenta o se pone rancia.

2.3.4.1 Determinación de elementos tóxicos en maní

El maní como muchas otras plantas pueden absorber y acumular posibles

contaminantes del suelo y el agua.

Se desarrolló una metodología analítica por ICP-MS para la estimación de los

contenidos máximos de elementos no esenciales (39) en las muestras de maní de la

cosecha estudiada en el presente trabajo, la cual se detalla en el anexo.

Se determinó un conjunto de elementos tóxicos: As, Cd, Pb, Hg y Cr, ya que su

presencia siempre constituye un potencial riesgo tóxico, aun cuando en este momento

hay muy pocos elementos regulados (40).

2.3.4.2 Contenido de Cadmio en maní blancheado

La legislación internacional exige valores límites de Cd en maní. El cadmio es

reconocido como un tóxico acumulativo y potencial carcinógeno. Las regulaciones

16 establecen que los niveles deben ser inferiores a: 100 ng/g (Australia y Nueva Zelanda),

o 200 ng/g (Comunidad Europea) (41).

Entre las características del maní de “Origen Argentino” se encuentra la de su bajo

contenido de Cd posiblemente debido a factores del suelo, al uso de agroquímicos con

niveles bajos de metales pesados, y a la variedad genética (Tipo runner) sembrada

masivamente. Con frecuencia, el cadmio se presenta como impurezas en los

fertilizantes a base de fosfatos (42).

Según estudios realizados por el laboratorio (28), la mayor parte del Cd está presente

en el tegumento del maní, sin embargo tanto el maní blancheado como el maní con

tegumento, presenta niveles de cadmio inferiores a los valores máximos permitidos

para exportación. En los estudios realizados para cosechas anteriores en maní sin piel,

más del 50 % de las muestras presentan valores inferiores al valor medio (38,5 ng/g) y

el 88% inferiores a 50 ng/g.

17 3-OBJETIVOS

3.1-OBJETIVO GENERAL

Determinar el contenido de minerales del maní confitería producido de la provincia

de Córdoba de las variedades runner común y alto oleico a los fines de comparar

métodos de digestión para análisis mineral, caracterizar las variedades, y contribuir con

valiosa información para la denominación de origen.

3.2-OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Determinar la composición mineral (Fe, Ca, K, Mg, Zn, Cu) de muestras de maní

colectadas en las diferentes plantas seleccionadoras productoras de maní

confitería.

• Comparar dos sistemas de digestión (pirolítico- microondas) utilizando un

material de referencia certificado.

• Establecer si existen diferencias en la composición mineral entre las variedades

runner común (RC) y alto oleico (AO).

• Utilizar los valores observados para los distintos minerales para contribuir con

información para la denominación de origen del maní producido en la provincia

de Córdoba, Argentina.

18 4- MATERIALES Y METODOS

4.1- MUESTRAS

Se tomaron 39 muestras de maní confitería de exportación de la cosecha 2009

(muestreo a cargo INTA Manfredi) previéndose un lote de muestras suficientemente

representativo de la producción originada en la provincia de Córdoba, de las variedades

RC Y AO.

Las muestras provienen de las principales empresas exportadoras de maní confitería

representando más del 80 % de la producción nacional. Cada muestra fue de 1200 kg,

que se distribuyen en 24 bolsas de 50 kg cada una, de una de las bolsas se remitió 1kg

de grano para la realización de los análisis.

Se incluyó en el análisis la muestra certificada de referencia NIST SRM 2387

PEANUTS BUTTER a los fines de validar los análisis.

4.1.1-Características del material de referencia

La muestra de referencia NIST SRM 2387 es manteca de maní, contiene maní

tostado(a partir de maní crudo tipo florunner), azúcar, aceites vegetales parcialmente

hidrogenados de colza, algodón y de soja y sal.

Este material de referencia está destinado principalmente para su uso en la validación

de métodos para la determinación de ácidos grasos, calorías, vitaminas, elementos

minerales, aminoácidos y aflatoxinas en mantequilla de maní y matrices similares. Los

valores certificados en este material son los valores medios de igual ponderación, de

los resultados del NIST y la media de las mediciones realizadas por laboratorios

participantes. El estándar muestra los valores certificados de Ca, Cu, Fe, Mg, Mn, P, K,

Na y Zn.

La selección del material de referencia se realizó considerando la similitud con la matriz

a trabajar aunque no se tiene información sobre los metales pesados más relevantes

como As, Cd, Pb, Hg por lo cual para un estudio de éstos elementos sería necesario

incorporar otro material de referencia.

19 Tabla n° II: Valores certificados de la muestra de referencia SRM NIST 2387

Elemento Valores de concentraciones

certificadas (mg/ kg) Ca 411 ± 18

Cu 4,93 ± 0,15

Fe 16,4 ± 0,8

Mg 1680 ± 70

Mn 16,0 ± 0,6

P 3378 ± 92

K 6070 ± 200

Na 4890 ± 140

Zn 26,3 ± 1,1

4.2-TRATAMIENTO DE MUESTRAS

La preparación de la muestra es una fase crítica en el análisis de elementos. Los

métodos clásicos son digestión húmeda por conducción de calor (plancha de

calentamiento, microondas, llama) o por vía seca (horno, mufla).

Uno de los problemas más importantes en la determinación de metales traza en

alimentos es el disolución de la materia orgánica.

Las muestras de alimentos están compuestos principalmente de tres componentes

básicos: carbohidratos, proteínas y los lípidos. Los carbohidratos son el primer

constituyente a descomponerse a aproximadamente 140 ° C. A continuación, proteínas

se descomponen a aproximadamente 150 °C, seguido po r los lípidos en torno a los 160

° C.

Las muestras de maní fueron digeridas por tratamiento pirolítico en mufla según

metodología optimizada en el laboratorio y digestión asistida por microondas.

La muestra de referencia NIST SRM 2387, fue tratada igual que las muestras.

20

4.2.1-Microondas (MW)

4.2.1.1 Orígenes de la técnica

Desde la primera aplicación de la energía microondas como fuente de calor, su

uso se ha incrementado para la preparación de muestras. El calentamiento por

microondas se basa en la absorción de energía electromagnética por el material a ser

calentado. Esta radiación produce movimientos moleculares por migración de iones y

rotación de dipolos pero no causa cambios en la estructura molecular.

En los últimos veinte años la velocidad y eficiencia de la instrumentación para el análisis

químico ha mejorado notablemente, sin embargo los métodos de preparación de

muestra no habían cambiado al mismo ritmo, por lo que este se había convertido en el

paso más lento en la metodología de la química analítica.

La tecnología de microondas ha avanzado hasta el punto en que ha revolucionando la

preparación química de la muestra. Desde la primera aplicación en 1975, se han

desarrollado muchos métodos, que son aplicables a casi cualquier tipo de tipo de

muestra. En 1975, Abu-Samra y sus colaboradores utilizaron hornos de microondas

para el tratamiento de muestras biológicas para análisis elemental. El método demostró

un gran potencial, pero los vasos no resultaron adecuados, tenían que ser

transparentes a radiación de microondas, químicamente inertes, resistentes al ataque

ácido y capaz de soportar altas temperaturas y presiones.

Desde entonces, tanto el horno como el diseño de los vasos han mejorado

notablemente. Con esta técnica se observan reducciones en los tiempos de preparación

de muestras y la contención de compuestos volátiles. El desarrollo de altas

temperaturas y presiones en el interior de los vasos cerrados hacen que la reacción sea

mucho más vigorosa y rápida, por eso la mayor velocidad de la técnica.

Como mencionamos anteriormente, las temperaturas de digestión tienen una relación

directa con la composición del alimento. Se observa que, aumentos significativos en la

presión se registran con muy poco aumento en la temperatura. Así, por razones de

seguridad y para determinar la temperatura más eficiente para la descomposición, el

analista debe tener algún conocimiento de los constituyentes de una matriz de muestra.

21 Además se requiere de recipientes con mecanismos de liberación de presión, por

seguridad.

La alta presión generada usando recipientes cerrados eleva el punto de ebullición del

ácido utilizado y aumenta sustancialmente la velocidad de disolución en matrices

orgánicas. Por ejemplo, el ácido nítrico normalmente hierve a 120 °C, pero cuando se

calienta a 5 atm. en un recipiente cerrado hierve a 176 °C. Esto es 56 °C por encima de

su punto de ebullición normal, por lo cual se aceleran las reacciones.

En el calentamiento en plancha, ciertas matrices orgánicas permanecen intactas

debido al bajo punto de ebullición del ácido nítrico. Bajo estas circunstancias, reactivos

tales como ácido perclórico debería utilizarse para la destrucción completa de la

materia orgánica. Incidentalmente, en un recipiente cerrado no se puede utilizar ácido

perclórico ya que es potencialmente explosivo a temperaturas elevadas.

La pérdida de analito por volatilización o adsorción sobre las paredes del recipiente es

despreciable a pesar de las altas temperaturas y presiones generadas en la técnica.

El efecto de la presión en el punto de ebullición un disolvente es bien conocido y

comprendido ampliamente, pero recientemente se ha informado de que muchos

disolventes orgánicos, cuando se calientan en un horno de microondas a presión

atmosférica, puede hervir a temperaturas 13-36 °C p or encima de su punto de

ebullición normal (42). La explicación de esto probablemente radica en el hecho de que

se produce ebullición convencional a través de transferencia de calor desde las paredes

de un vaso, donde hay un gran número de sitios de nucleación.

En calentamiento por microondas sin embargo, la transferencia de calor se lleva a cabo

lejos de las paredes, donde el número de sitios de nucleación alrededor de las

burbujas es limitado y conduce a efectos de sobrecalentamiento.

4.2.1.2 Digestiones de muestras en microondas

Se molieron aproximadamente 3 g de muestra en mortero de porcelana, luego

se digirieron en microondas en recipientes de alta presión con acido nítrico y peróxido

de hidrogeno para lo cual se usó una Estación de Microondas Ethos 1600 marca

Milestone.

22 Se pesaron aprox. 800 mg de muestra en recipientes de alta presión, se agregaron 5

ml de acido nítrico concentrado y 1ml de solución de peróxido de hidrógeno al 30%.

La digestión se realiza en dos etapas (44), una predigestión sin presurizar el sistema

para que no ocurran reacciones exotérmicas violentas (particularmente, esto

corresponde a la descomposición de azúcares) y una digestión con aumento gradual de

la temperatura y enfriamiento intermedio. El programa completo de tratamiento de

muestra se encuentra en la tabla III y IV.

Tabla III: programa de Predigestión

t (min) P (W) T2 (°C)

1 15 150 50

Tabla IV: programa de Digestión

t (min) P (W) T2 (°C)

1 1 200 80

2 1 0 80

3 4 250 80

4 4 350 80

5 10 0 80

6 4 500 80

23

Figura n°3: Estación de microondas ETHOS 1600 Miles tone

4.2.2-Tratamiento pirolítico en mufla

La disolución convencional por la técnica de cenizas es un tratamiento más

lento, la muestra y un acido o mezcla de ácidos se someten a calentamiento en una

plancha caliente durante largos periodos de tiempo. A menudo la mezcla muestra-ácido

debe ser secada, se enfría, y luego volver a calentar con más ácido con el fin de

asegurar la disolución.

Esta técnica es susceptible a la pérdida de analitos volátiles y la contaminación cruzada

ya que no se puede tener un adecuado control de la presión y la temperatura.

Otros problemas asociados son los peligros debido a la utilización de oxidantes fuertes,

digestión incompleta y la necesidad de grandes cantidades de reactivos, la supervisión

constante y el uso de campanas especiales de extracción.

Tiene la ventaja que se puede utilizar mayor cantidad de muestra en el tratamiento y

esto permite obtener mejores límites de detección. Además el equipamiento usado es

simple y de bajo costo.

Para la obtención de cenizas, de acuerdo a las prácticas recomendadas por las Normas

AOAC (45) se molieron las muestras en mortero de porcelana y se pesaron dos gramos

de muestra. La digestión en mufla, se realizó en dos etapas:

24 1) En mufla a 550ºC durante 4 hs. con elevación gradual de temperatura. Se disolvió la

ceniza obtenida con 1 ml de HNO3 (1+1) y se evaporó en plancha calefactora durante

30 min. 2) posteriormente se llevó nuevamente a mufla durante 4 hs a 550ºC. Las

cenizas obtenidas fueron disueltas con 1ml de HNO3 y llevadas a 50ml con agua grado

reactivo Tipo I (46).

El porcentaje de cenizas se determinó:

% Cenizas= P - T x 100 M

Siendo:

%: Porcentaje de Ceniza expresado sobre base húmeda.

P: Peso del crisol más muestra antes de digestión en mufla.

T: Peso del crisol después de digestión en mufla.

M: Peso de la muestra molida sobre base húmeda y limpia.

4.3.-ESPECTROSCOPÍA DE ABSORCIÓN ATÓMICA: Características Generales

La espectroscopia de absorción atómica con atomización por llama (FAAS) se basa

en el principio que los átomos libres en estado fundamental pueden absorber la luz a

una cierta longitud de onda. La absorción es específica, y corresponde a una transición

resonante, por lo que cada elemento absorbe a longitudes de onda únicas (47).

La muestra debe convertirse en un vapor atómico a través de un proceso denominado

atomización, la solución de la muestra se nebuliza y el aerosol viaja hacia el quemador

donde en la llama ocurre desolvatación, volatilización, disociación e ionización de la

muestra. Inmediatamente se expone a la radiación de una lámpara que emite a la

longitud de onda propia del elemento a determinar. La cantidad de luz absorbida es

proporcional a la cantidad de analito vaporizado.

La precisión y exactitud de los métodos atómicos dependen en gran medida de la etapa

de atomización. Los atomizadores pueden ser de flujo laminar o de flujo turbulento.

Atomizador de flujo turbulento: el nebulizador y el quemador se encuentran en la misma

unidad. La muestra sube a través del capilar y se nebuliza por efecto Venturi, producido

por el flujo de gas alrededor de la punta del capilar. Tiene la ventaja de permitir la

25 entrada a la llama de una cantidad relativamente grande de la muestra, pero la longitud

de trayectoria en la llama es corta, el tiempo de residencia de los átomos en la llama es

pequeño, por lo cual no tienen uso prácticamente en los instrumentos de absorción.

Atomizadores de flujo laminar: la muestra pasa a través de un capilar y se nebuliza por

el flujo oxidante, el aerosol resultante se mezcla con el combustible y pasan por una

serie de deflectores que retiran las gotitas que no sean muy finas, el aerosol, el

combustible y el oxidante se queman en un quemador en forma de ranura que produce

una llama de una altura entre 5-10 cm aproximadamente. Estos quemadores producen

una llama relativamente estable y la longitud de la trayectoria es mayor, por lo cual se

aumenta la sensibilidad y reproducibilidad del análisis. Entre las desventajas podemos

mencionar que la velocidad de introducción de la muestra es menor.

El tipo de llama es muy importante para obtener el número máximo de átomos libres y

para minimizar interferencias por emisión, ionización y formación de compuestos

estables. Así según las características del elemento a medir se elegirá el tipo de llama y

se determinará la relación combustible/ oxidante, haciendo una llama más caliente

(oxidante) o más fría (reductora). Para obtener la máxima sensibilidad analítica la llama

se debe ajustar con respecto al haz para que se obtenga una absorbancia máxima de

acuerdo al perfil de temperatura de la llama. La principal fuente de incertidumbre en las

mediciones proviene de las variaciones de la propia llama, en consecuencia es

importante comprender las principales características de la llama y las variables que la

modifican (48).

Mediante combinaciones de combustibles y oxidantes se logra excitar diferentes

elementos, ya que cada una de ellas tiene diferente temperatura. Las llamas más

usadas son las de aire- acetileno (Temperatura media: 2125-2400°C) y la de oxido

nitroso-acetileno (Temperatura media: 2600-2800°C).

26

Figura n°4: Espectrómetro de absorción atómica Shim adzu 6501

4.3.1-Perfiles de temperatura de la llama

Existen tres zonas en la llama: Zona de combustión primaria, Región interconal,

Cono exterior. La temperatura máxima está localizada un poco encima de la zona de

combustión primaria.

La muestra penetra en la base de la llama en forma de pequeñas gotas, en esta región

parte del agua se evapora y entra en la zona de combustión primaria en forma de

partículas sólidas. Allí se produce la vaporización y la descomposición al estado

atómico; también comienzan los procesos de excitación y absorción. Al penetrar en el

cono exterior, los átomos se convierten en óxidos y posteriormente son expulsados de

la llama (47). No necesariamente todas las gotas siguen este orden, según el tamaño

de la gotita y la velocidad de flujo una parte de la muestra puede pasar sin alterarse por

la llama.

El perfil de una llama proporciona información acerca de los procesos que ocurren en

diferentes partes de la misma según los parámetros, temperatura, composición química

y absorbancia.

27 Para que exista una relación lineal entre la señal analítica (absorbancia) y la

concentración, es decir que se cumpla la ley de Lambert- Beer es necesario que la

anchura de banda de la fuente sea estrecha respecto a la anchura de un pico de

absorción lo cual no ocurre cuando se emplea una fuente de radiación continua con un

monocromador ya que solo una fracción de la radiación que emerge es de la misma

longitud de onda que se absorbe. Por lo tanto se usa una fuente que emite una línea de

la misma longitud de onda usada para la absorción (48).

4.3.2 Fuentes de radiación

La fuente más común utilizada en absorción atómica es la lámpara de cátodo

hueco, construida con el mismo analito a determinar. La ionización del gas se produce

cuando se aplica un potencial a través de los electrodos, que da lugar a una corriente a

medida que los iones migran hacia los electrodos, si el potencial es suficientemente

grande los cationes gaseosos desalojan algunos átomos metálicos del cátodo y se

produce una nube atómica, una parte de ellos se encuentran en estado excitado y

emiten su radiación característica, al avanzar el proceso los átomos se vuelven a

depositar en la superficie del cátodo. En consecuencia, se produce la absorción de luz

que corresponde a una transición resonante del elemento a analizar.

Figura n°5: Lámpara de cátodo hueco

28

4.3.3-Interferencias

La presencia de otros elementos en la muestra puede causar interferencias en la

determinación del analito, afectando a la precisión y la exactitud de los resultados

obtenidos. Si no se tienen en cuenta se estarían introduciendo errores considerables en

la medida.

En FAAS se encuentran dos tipos de interferencias, la interferencias espectrales se

producen cuando la absorción o emisión de una especie que interfiere se solapa o

aparece muy próxima a la absorción del analito y también por la dispersión de la

radiación ocasionada principalmente por óxidos refractarios. Las interferencias químicas

se producen como consecuencia de diversos procesos químicos que ocurren durante la

atomización y que alteran las características de absorción del analito.

Las interferencias espectrales son producidas por la presencia de productos de

combustión que poseen bandas de absorción anchas, o de aerosoles que dispersan la

radiación. Cuando la única fuente de estos productos es la mezcla de combustible y

oxidante, la corrección se puede realizar midiendo la absorbancia de un blanco. Si las

interferencias se deben a la matriz de la muestra hay varias técnicas de corrección, se

debe discernir entre la señal del ruido y la del analito, para lo cual existen tres sistemas

de corrección de fondo: corrección de fondo de fuente continua, corrección basada en

el efecto Zeeman y corrección de fondo Smith-Hieftje.

• Corrector de fondo de fuente continua

Consiste básicamente en intercalar una lámpara de deuterio en el sistema óptico del

equipo. El sistema electrónico está diseñado de modo que, permite el paso de la

radiación proveniente de lámpara de deuterio y la lámpara de cátodo hueco

alternamente hacia el sistema atomizador. La luz emitida por la lámpara de cátodo

hueco es absorbida por el analito y la matriz, mientras que un instante después, la

matriz absorbe la radiación de la lámpara de deuterio. Mediante un dispositivo

electrónico se obtienen los valores de absorbancia neta libre de interferencias de

matriz.

• Corrector de fondo basado en el efecto Zeeman

Cuando un vapor atómico se expone a un campo magnético intenso se produce un

desdoblamiento de los niveles energéticos lo que conducen a la formación de varias

29 líneas de absorción. Una línea central, denominada π, que coincide con la longitud de

onda original y dos líneas satélites σ, situadas simétricamente a ambos lados de la

línea original (Figura 6). La suma de las absorbancia de los tres componentes coincide

con la absorbancia de la línea de la que proceden.

Figura n°6: Desdoblamiento de la señal por efecto Zeeman

Estos dos tipos de líneas responden de modo diferente a la luz polarizada, la línea π

absorbe solamente la radiación polarizada en un plano paralelo al campo magnético

externo mientras que las líneas σ se polarizan en un plano perpendicular al anterior.

El diseño del corrector de fondo basado en el efecto Zeeman consiste en un potente

imán colocado sobre el sistema atomizador y un polarizador rotatorio sincronizado, de

modo que al detector llegue alternativamente la señal debida al analito y al fondo, ya

que las líneas σ no coinciden con la longitud de onda característica del elemento. Un

sistema electrónico se encargará de restar ambas señales corrigiendo así el fondo.

• Sistema de corrección de fondo Smith-Hieftje

Posteriormente se ha diseñado un sistema de corrección basado en el fenómeno de

autoinversión, comportamiento de las líneas de absorción cuando a las lámparas de

cátodo hueco se le aplican corrientes de alta intensidad. La línea de emisión se

ensancha y la elevada concentración de átomos no excitados absorbe la radiación

emitida por las especies excitadas dando lugar a un mínimo a la longitud de onda

característica (Figura 5).

Figura n°7: Perfiles de emisión en lámparas de cáto do hueco funcionando con altas y bajas intensidades

de corriente.

30

La corrección de fondo se obtiene alimentando la lámpara de cátodo hueco

alternativamente con corriente de alta y baja intensidad. Cuando la lámpara está

sometida a baja intensidad de corriente, la señal que llega al detector corresponde al

elemento en condiciones normales más la del fondo. Unos milisegundos más tarde, al

alimentarla con alta intensidad, la absorción propia del analito disminuye y

mayoritariamente corresponde a la señal de fondo.

Dependiendo del elemento analizado, es decir de la longitud de onda a la que se

trabaja, se puede seleccionar la corrección por autorreversión o bien con deuterio.

4.3.3.1-Efecto matriz

Los elementos presentes en la muestra pueden modificar la eficacia de la

atomización del analito, lo cual se denomina comúnmente como efecto matriz.

Este tipo de interferencia es más habitual que la interferencia espectral.

Generalmente afectan negativamente a la señal del analito, es decir, la atenúan

mediante: la formación de compuestos volátiles que provocan la pérdida del analito,

efectos de ionización y equilibrios de disociación.

Con el fin de minimizar las interferencias no espectrales se añaden modificadores de

matriz, para suprimir la ionización, desplazar los equilibrios de disociación, etc. En las

mediciones efectuadas por FAAS en el presente trabajo, se agregó estroncio en

exceso, así se forman sales con los aniones y liberan los cationes como calcio y

magnesio para su determinación.

Los requisitos que debe cumplir el modificador químico ideal son:

• Versatilidad, capaz de estabilizar la mayor cantidad de elementos posibles.

• Químicamente puro, de modo que la señal de blanco sea despreciable.

• No contenga el elemento que se desea determinar.

• Menor contribución posible a la señal de fondo.

31

4.4- DESARROLLO EXPERIMENTAL

4.4.1-Consideraciones Analíticas

Para todas las técnicas de análisis de trazas, la prevención de posible contaminación

de la muestra, reactivos y equipamiento con los analitos de interés es sumamente

importante. Las trazas de elementos contaminantes pueden estar presentes en polvo,

reactivos, pelo, sudor y ropa de las personas, por esto es muy importante cumplir con

algunas reglas básicas que se detallen a continuación:

• El procedimiento analítico debe ser lo más simple posible, se debe realizar el

mínimo de manipulación.

• Los análisis deben realizarse en un ambiente limpio a fin de reducir el riesgo de

contaminación.

• Todo el material que entre en contacto con las muestras debe ser en lo posible

puro e inerte. Generalmente este requerimiento se cumple con cuarzo, teflón,

polietileno y polipropileno.

• El instrumental y los contenedores deberán limpiarse rigurosamente para

proporcionar bajos niveles de blanco.

• Deberán utilizarse sólo reactivos purificados y agua de alta pureza.

• Todas las etapas del proceso analítico deben ser efectivamente monitoreadas y

probadas mediante el análisis de materiales de referencia estándar apropiados y

de blancos químicos.

El material utilizado se lavó con ácido nítrico 10 % y se enjuagó con agua pura tipo

ASTM I.

4.4.2- Equipamiento

Las muestras tratadas fueron analizadas en un espectrofotómetro de Absorción

Atómica con Atomización en Llama (FAAS) Shimadzu 6501, el tipo de llama

seleccionada es de aire/acetileno.

Se determinaron los elementos K, Ca, Mg, Cu, Fe, Zn, previamente se realizaron las

diluciones apropiadas según el ámbito de trabajo de cada elemento.

32 Para la cuantificación se realizó una curva de calibración con patrones acuosos,

contemplando el ámbito de trabajo.

Se utilizó Estroncio (Sr) al 0.1% con los elementos Ca, Mg y K como modificador de

matriz, éste cumple la función de formar sales con los aniones y deja liberados los

cationes para su cuantificación.

Para determinar la variabilidad del método, las muestras se realizaron por duplicado.

Para corregir el background o radiación de fondo se usó la corrección con lámpara de

deuterio (D2) o la corrección por efecto de autoreversión (SR) de la lámpara según

corresponda.

Mn y P fue determinado por ICP-MS en muestras seleccionadas al azar y los

resultados se muestran en el Anexo A del trabajo.

4.4.2.1-Parámetros de operación

Tabla V: Parámetros de operación para la medición por FAAS

parámetro Ca Mg K Cu Zn Fe fuente HCL HCL HCL HCL HCL HCL λ(nm) 422,67 285,21 776,49 213,86 324,75 248,33

ancho banda (nm) 0,5 1 1 1 1 0,2

corrección SR D2 SR D2 D2 D2 flujo acetileno

(L/min) 3 2,6 2,6 2,4 2,6 2,4 flujo aire (L/min) 15 17 17 17 17 17

33 5. RESULTADOS y DISCUSIÓN

5.1- PROPIEDADES ANALÍTICAS

5.1.1- Sensibilidad

La sensibilidad se ha calculado mediante el límite de detección (LD) y el límite de

cuantificación (LC), empleando las siguientes ecuaciones:

( )

mLD

1-n 3 σ×=

LDLC 3=

Donde σ n-1 es la desviación estándar relativa de medidas de un blanco y m es la

pendiente de la recta de calibración.

El límite de detección, definido como la concentración de analito más pequeña que se

puede detectar y el límite de cuantificación es la medida a partir de la cual se puede

cuantificar la señal.

En las determinaciones efectuadas, el nivel de detección del método es calculado como

la concentración correspondiente a tres desvíos estándares de la señal del blanco de

análisis.

Tabla VI: Límites de detección para la medición por FAAS

ELEMENTO LD ppm K 0,065

Mg 0,006 Cu 0,01 Zn 0,022

Ca 0,28 Fe 0,006

5.1.2 Precisión

Se ha estudiado la precisión del método mediante la reproducibilidad, para lo

cual se considera que para cada muestra se realizaron dos submuestras

34 independientes de cada tratamiento y el coeficiente de variación obtenido se muestra

en la tabla VII.

Tabla VII: Coeficiente de variación (CV) entre duplicados para cada método de tratamiento

TRATAMIENTO PROMEDIO K Mg Ca Fe Cu Zn

pirolítico CV 2,4 2,5 2,7 3,9 3,9 1,8

microondas CV 3,1 2,5 4,4 3,6 3,1 3,5

5.1.3- Exactitud

La exactitud del método propuesto se ha estudiado usando el material de

referencia certificado NIST SRM 2387, el cual fue tratado (por digestión húmeda y seca)

y medido al igual que las muestras.

Tabla VIII: Composición mineral de la muestra de referencia PEANUT BUTTER NIST 2387 digerida por microondas

elemento Promedio (mg/Kg)

Valor certificado Incertidumbre Min. Máx.

K 6201,4 6070 200 5870 6270

Ca 405,6 411 18 393 429

Mg 1643,4 1680 70 1610 1750

Cu 4,9 4,93 0,15 4,78 5,08

Fe 15,4 16,4 0,8 15,6 17,2

Zn 26,3 26,3 1,1 25,2 27,4 Tabla IX: Composición mineral de la muestra de referencia PEANUT BUTTER NIST 2387 digerida por tratamiento pirolítico

elemento Promedio (mg/Kg)

Valor certificado Incertidumbre min. Máx.

K 5944,6 6070 200 5870 6270

Ca 410,3 411 18 393 429

Mg 1675,8 1680 70 1610 1750

Cu 4,8 4,93 0,15 4,78 5,08

Fe 16,5 16,4 0,8 15,6 17,2

Zn 26,9 26,3 1,1 25,2 27,4

35

5.2-RESULTADOS DE MUESTRAS

Cada muestra fue sometida a dos tratamientos de muestras y a su vez cada

muestra tiene dos réplicas. El resultado de cada muestra fue expresado como el

promedio de las réplicas. Las réplicas son independientes entre sí.

Tabla X: Composición mineral de las muestras para cada tratamiento

N° tratamiento variedad K

(mg/kg) Mg

(mg/kg) Ca

(mg/kg) Fe

(mg/kg) Cu

(mg/kg) Zn

(mg/kg)

693 pirolítico RC 5428,48 1409,93 369,15 13,67 10,22 24,85

694 pirolítico RC 5599,81 1401,46 463,00 16,19 11,66 25,89

697 pirolítico RC 5653,11 1640,14 439,01 13,47 12,01 25,71

698 pirolítico RC 5349,48 1522,65 438,87 15,00 10,42 26,77

701 pirolítico RC 5778,05 1467,97 377,13 18,76 11,39 27,43

702 pirolítico RC 5479,93 1455,95 315,06 17,02 14,33 26,30

705 pirolítico RC 5373,47 1613,32 448,90 21,02 13,38 26,68

706 pirolítico RC 5514,04 1513,41 572,77 28,21 13,73 26,96

711 pirolítico RC 5537,69 1392,44 611,70 14,87 12,39 23,03

712 pirolítico RC 5543,56 1380,22 681,25 14,13 11,35 23,69

715 pirolítico RC 5612,26 1551,13 680,29 18,58 13,21 29,59

718 pirolítico RC 5151,19 1506,39 478,71 14,50 13,45 26,12

719 pirolítico RC 5327,26 1528,55 533,28 22,27 12,20 28,19

722 pirolítico RC 6042,14 1854,36 375,13 15,83 16,17 29,09

724 pirolítico RC 5005,65 1529,41 462,12 29,83 12,45 26,18

725 pirolítico RC 5014,01 1412,44 526,47 30,97 11,81 25,67

726 pirolítico RC 5477,77 1517,47 441,44 18,14 12,99 25,93

727 pirolítico RC 5395,31 1427,40 507,58 22,02 13,34 26,29

728 pirolítico RC 5540,31 1390,12 504,81 19,88 12,92 25,62

695 pirolítico AO 5707,52 1398,21 418,31 16,43 11,18 28,29

696 pirolítico AO 5838,31 1540,89 476,95 14,92 13,29 29,44

699 pirolítico AO 5573,41 1439,33 328,33 10,16 12,87 25,85

700 pirolítico AO 5817,17 1475,36 435,61 11,61 11,94 25,92

703 pirolítico AO 6098,39 1420,27 440,54 14,23 13,13 28,91

704 pirolítico AO 5532,58 1348,55 555,65 15,99 11,70 36,23

707 pirolítico AO 5170,58 1430,29 464,71 16,95 12,00 27,48

708 pirolítico AO 5479,82 1405,44 500,84 18,09 13,52 25,59

709 pirolítico AO 5911,44 1395,10 349,98 14,20 12,25 30,86

710 pirolítico AO 5934,31 1368,86 384,79 17,36 12,03 30,56

713 pirolítico AO 6460,20 1331,22 768,59 17,13 13,79 28,10

714 pirolítico AO 5969,35 1511,15 776,88 16,00 15,39 27,07

716 pirolítico AO 5788,17 1333,69 603,31 17,52 15,25 30,51

717 pirolítico AO 5753,49 1353,10 354,42 15,88 12,26 29,93

36

720 pirolítico AO 6339,70 1683,36 460,57 19,20 13,14 31,68

721 pirolítico AO 5842,73 1642,35 489,71 20,39 12,63 32,61

723 pirolítico AO 5716,36 1849,46 311,64 14,16 13,04 28,09

729 pirolítico AO 5435,96 1261,77 440,07 23,68 16,75 26,29

730 pirolítico AO 5344,86 1135,69 368,55 14,93 15,23 24,58

693 MW RC 5387,21 1407,11 482,52 14,60 10,63 26,04

694 MW RC 5377,30 1523,47 473,65 14,89 12,25 24,46

697 MW RC 5845,79 1644,83 584,19 18,12 15,48 32,00

698 MW RC 4908,36 1285,91 544,05 17,39 16,22 29,22

701 MW RC 5432,23 1520,09 437,79 23,25 12,60 28,45

702 MW RC 5318,25 1539,65 459,53 21,14 12,41 29,49

705 MW RC 9658,35 2251,15 605,21 21,25 12,69 28,83

706 MW RC 5142,65 1690,12 596,11 27,42 12,29 28,44

711 MW RC 4695,29 1318,66 478,34 16,52 12,88 24,40

712 MW RC 5327,26 1333,61 423,74 15,36 10,35 23,26

715 MW RC 4916,34 1247,63 453,02 22,19 13,61 30,48

718 MW RC 4995,72 1249,58 513,81 17,35 14,87 30,86

719 MW RC 5234,64 1222,23 593,07 17,03 13,42 30,44

722 MW RC 5713,72 1076,67 536,92 18,88 15,59 32,40

724 MW RC 5074,87 1144,04 537,49 32,57 13,45 28,46

725 MW RC 5183,37 1096,85 569,28 28,56 14,02 27,58

726 MW RC 5567,42 1058,04 535,55 20,37 15,42 32,17

727 MW RC 5179,96 1026,98 515,09 23,85 14,44 31,38

728 MW RC 5695,87 1097,52 384,33 20,48 11,81 29,32

695 MW AO 5807,81 1394,28 450,61 14,56 11,28 30,24

696 MW AO 6066,92 1654,81 466,43 14,71 12,95 29,05

699 MW AO 5495,63 1568,76 464,56 12,50 12,42 26,56

700 MW AO 5398,56 1643,42 468,59 12,88 11,10 26,36

703 MW AO 5403,81 1451,61 712,98 27,51 9,47 32,23

704 MW AO 5736,44 1731,67 618,91 25,97 12,98 31,66

707 MW AO 5148,97 1480,57 498,96 19,11 13,10 28,94

708 MW AO 5529,78 1515,70 519,72 21,76 12,32 27,69

709 MW AO 6271,54 1587,37 394,70 15,71 13,21 30,64

710 MW AO 5824,51 1443,77 403,33 18,42 13,25 29,88

713 MW AO 5473,96 1314,57 559,54 15,00 13,30 27,38

714 MW AO 5509,19 1196,96 511,12 18,45 14,45 31,87

716 MW AO 5247,42 1273,55 403,18 19,21 14,47 29,86

717 MW AO 5724,25 1514,80 436,31 17,83 15,70 30,37

720 MW AO 5461,17 1270,54 429,82 18,46 14,36 33,31

721 MW AO 5500,42 1285,49 467,12 24,85 13,22 31,58

723 MW AO 5488,59 1156,36 441,16 22,21 12,73 31,45

729 MW AO 5486,94 952,56 386,74 20,02 16,89 32,18

730 MW AO 5151,76 908,27 371,82 18,56 15,65 33,17

37 5.2.1-Aportes del maní a la IDR (Ingesta diaria Recomendada)

Si analizamos el aporte mineral del maní a la dieta diaria considerando una porción de

maní de 30 g (cada maní tiene aprox. 1g) para una dieta de 2000 calorías, podemos

decir que el maní aporta elementos minerales esenciales, especialmente Mg, tomando

como referencia los valores recomendados por el codex alimentario (34).

Tabla XI: Aporte de las variedades de maní a la IDR

minerales RC (mg/Kg) % IDR AO (mg/Kg) % IDR

calcio 498,7 1,9 472,0 1,8

cobre 13,0 - 13,3 -

hierro 19,9 4,3 17,5 3,8

potasio 5486,3 - 5669,5 -

magnesio 1427,6 14,3 1412,4 14,1

zinc 27,6 5,5 29,5 5,9

5.3-ANALISIS ESTADISTICO

Se utilizó estadística descriptiva (49, 50) para estimar los valores de referencia de

los elementos K, Ca, Mg, Cu, Fe, Zn para las diferentes variedades de la cosecha 2008.

Se calculó el coeficiente de variación promedio entre duplicados para cada método de

tratamiento lo cual nos permite evaluar la repetitividad de las réplicas.

La prueba t-Student (50) se usó para determinar si existen diferencias nutricionales

significativas entre las variedades RC y AO y para comparar los tratamientos de

muestras (pirolítico- microondas).

38

5.3.1-Estadística descriptiva

Tabla XII: Composición mineral en maní tipo runner

K Mg Ca Fe Cu Zn PIR MW PIR MW PIR MW PIR MW PIR MW PIR MW

MEDIA 5464,4 5277,6 1500,8 1354,4 485,6 511,8 19,2 20,6 12,6 13,4 26,3 28,8

RC DE 245,6 305,5 114,3 297,1 100 63,7 5,4 4,9 1,4 1,7 1,6 2,7

MIN 5005,6 4695,3 1380,2 1027 315,1 384,3 13,5 14,6 10,2 10,4 23 23,3

MAX 5464,4 5277,6 1500,8 1354,4 485,6 511,8 19,2 20,6 12,6 13,4 26,3 28,8 Tabla XIII: Composición mineral en maní alto oleico

K Mg Ca Fe Cu Zn PIR MW PIR MW PIR MW PIR MW PIR MW PIR MW

MEDIA 5774,4 5564,6 1438,1 1386,6 470 474 16,3 18,8 13,2 13,3 28,8 30,2

AO DE 320,2 286,2 159,5 227 130,4 84,7 3 4,2 1,5 1,7 2,9 2,1

MIN 5170,6 5149 1135,7 908,3 311,6 371,8 10,2 12,5 11,2 9,5 24,6 26,4

MAX 6460,2 6271,5 1849,5 1731,7 776,9 713 23,7 27,5 16,7 16,9 36,2 33,3

5.3.2-Prueba t para muestras independientes

5.3.2.1-Comparación de tratamientos

Se compararon los tratamientos de muestras cenizas y microondas mediante

un análisis t Student para una prueba bilateral con un nivel de significancia superior al

95 %. Según la prueba no existen diferencias significativas entre los tratamientos.

Figura n°8: Comparación de tratamientos de muestras para los elementos K, Mg, Ca.

39

Figura n°9: Comparación de tratamientos de muestra s para los elementos Fe, Cu, Zn.

5.3.2.2-Comparación de variedades

Se compararon los genotipos de maní mediante un análisis t-Student para una prueba

bilateral con un nivel de significancia superior al 90 %.

Los resultados indican que no existen diferencias significativas entre las variedades RC

Y AO.

40

Figura n°11: Comparación de genotipos para los elem entos Fe, Cu, Zn.

5.3.3 Prueba t para muestra de referencia

Se estudió la exactitud del método comparando los resultados obtenidos para el

material de referencia por ambos métodos de tratamiento, con el valor certificado

No existe una diferencia significativa con un nivel de confianza del 95% entre el valor

certificado y la concentración obtenida, para ambos tratamientos al compararlos con un

test estadístico, t-Student.

Figura n°12: Diferencia entre valores obtenidos y v alores teóricos para muestra de referencia digerida por

microondas

41

Figura n°13: Diferencia entre valores obtenidos y v alores teóricos para muestra de referencia digerida por

tratamiento pirolítico

42 6. CONCLUSIONES

6.1- CONCLUSIONES GENERALES

Se determinó el contenido mineral (Fe, Ca, K, Mg, Zn, Cu) de dos variedades de maní

cultivadas en Córdoba, según los resultados obtenidos, para las variedades runner

común y alto oleico no existen diferencias significativas en los elementos medidos de

acuerdo a la prueba t- Student con un 90 % de confianza. La variedad genética de

maní en este caso no influye en el contenido mineral del mismo, el cual se encuentra

influenciado por otros factores (suelo, pH, factores ambientales, etc.).

También se evaluaron dos métodos de tratamiento de muestras: pirolisis vs

microondas, los resultados obtenidos indican que según la prueba estadística t- Student

no existen diferencias significativas entre los tratamientos con un 95% de confianza. La

elección de uno u otro método dependerá por lo tanto del equipamiento disponible en el

laboratorio en primera medida y luego de la cantidad de muestras a tratar, niveles de

detección requeridos, etc.

En ambos tratamientos, pirolítico y microondas, los coeficientes de variación

presentaron valores inferiores al 5 %, ello indica una buena precisión al cuantificar los

elementos minerales en maní de las variedades runner y alto oleico cultivado en

Córdoba.

Se utilizó un espectrofotómetro de Absorción Atómica con Atomización en Llama

(FAAS) Shimadzu 6501 para realizar las mediciones y de acuerdo a los niveles de

detección obtenidos en todos los elementos medidos podemos concluir que la

sensibilidad del método, es acorde al propósito de las muestras analizadas.

La exactitud de los resultados fue evaluada utilizando la muestra de referencia NIST

SRM 2387. Los valores medidos por FAAS de la muestra para ambos métodos de

tratamiento son consistentes con el valor certificado.

Finalmente, con este estudio se aportó a las investigaciones realizadas sobre

denominación de origen para lograr el sello distintivo, obtenido en septiembre de 2012.

43 6.2- INVESTIGACIÓN FUTURA

Se prevé estudiar la relación entre los suelos donde se siembra el maní y el cultivo

correspondiente. Como se mencionó anteriormente en este trabajo, se espera que

exista una correlación entre los minerales que aporta el suelo y los que se encuentran

presentes en el maní.

Existen antecedentes de clasificación de las semillas de maní respecto al departamento

de origen (2) donde se relacionan la composición mineral de los mismos y otros

parámetros como materia grasa, relación oleico/linoleico, índice de yodo, proteínas y

acidez (51). A partir de este antecedente es posible conjeturar una incidencia de la

composición del suelo en estos resultados.

Para cumplir con dicho objetivo y determinar el origen del cultivo respecto al suelo ,

además de analizar la composición mineral será necesario el análisis de otros

parámetros, es decir un estudio exhaustivo y en conjunto con otros laboratorios.

44 7- ANEXOS

7.1 ANEXO A Espectroscopia de Masas con ionización por plasma de acoplamiento inductivo:

Características generales

En virtud del desarrollo de otras técnicas analíticas instrumentales hoy es posible

mejorar los límites de cuantificación reportados y hacer extensivo el análisis a otros

elementos de interés, como es el caso del P como macronutriente y del Se, Co, Mo, Sr,

Rb, tl, Li, B, lantánidos, etc. La espectrometría de masas con fuente de ionización por

plasma de acoplamiento inductivo (ICP-MS) constituye una herramienta analítica de alta

sensibilidad que permite la cuantificación simultánea de una cantidad considerable de

elementos de la tabla periódica. De esta manera y con el tratamiento previo adecuado,

es posible la identificación y cuantificación de otros elementos químicos a niveles traza

y ultratraza.

Como ventaja adicional, puede obtenerse y discriminarse información espectral

isotópica previo adecuado control de posibles especies interferentes y llevarse a cabo

estudio de especiación química, lo que implica desarrollar tratamientos de muestra

específicos y/o acoplar técnicas analíticas complementarias.

Para la medición de analitos presentes en bajas concentraciones las condiciones

ambientales de trabajo en que se preparan y analizan las muestras debe estar bajo

control. De esta manera la pureza de los reactivos empleados, incluyendo agua, ácidos,

soluciones de estándares y la limpieza de los materiales que contienen las muestras se

tornan críticos.

A.1- Desarrollo experimental: condiciones generales

Las muestras digeridas fueron diluidas en ácido nítrico (HNO3) 2% y ácido clorhídrico

(HCl) 1 % v/v a fin de nivelar la presencia de cloruro como así también para garantizar

la presencia en solución de especies como Hg, Ag, etc. y lograr un mejor enjuague del

sistema. Se empleó Escandio (Sc), indio (In) y Renio (Re) como estándar interno.

Se trabajó en un Espectrómetro de Masas con ionización por plasma de acoplamiento

inductivo marca Thermo X-Series 1.

45 Se utilizó un nebulizador concéntrico o de microflujo .Se operó a 1350 W de potencia de

plasma, con conos para aplicaciones ambientales en dos condiciones (40): A) Modo

convencional para los elementos: Li, Be, Al, B, Y, Ag, Cs, Th, Hg, Tl, Bi, U y lantánidos;

B) Celda de colisión/reacción (CCT) gas He/ 7% H2 para: P, Mg, Ca, Cr, Mn, Fe, Co, Ni,

Cu, Zn, Ga, As, Se, Sr, Rb, Mo, Cd, Ba y Pb.

Tabla A-I: Condiciones de medición por ICP-MS

Experimento Nº 1

Experimento Nº 2

Uso convencional sin CCT

Uso de CCT

Condiciones instrumentales

Conos: Xi Screen Potencia plasma: 1350W

Nebulizador concéntrico o microflujo Modo de adquisición: peak jump

Blancos y dilución de muestras

HNO3 2% - HCl 1 % v/v

HNO3 2% - HCl 1 % v/v

Uso de conector Y

(13 a 17 rpm)

EI: 10 ppb de In y Re, 30 ppb de Sc en BNK.

EI: 50 ppb de In y Re, 150 ppb de Sc en HNO3 2%.

A.1.1- Determinación de Fósforo y otros nutrientes

Esta técnica es conocida por ser una de las técnicas más precisas para análisis de

ultratrazas, sin embargo, las interferencias espectrales, provenientes de los iones

poliatómicos dificultan el análisis. En el caso de la determinación de P, se presenta la

interferencia proveniente del medio N14O16H1, la cual se puede corregir mediante el uso

de una celda de colisión, lo cual implica una pérdida de sensibilidad del analito.

Se determinó P (masa=31) para un número de muestras seleccionado al azar de las

variedades runner y alto oleico. También se midieron Cu, Mn, Fe, Ca y otros elementos

ya que es una técnica multielemental y luego se compararon los resultados obtenidos

por ambas técnicas (FAAS e ICP-MS).

Se trató igual que las muestras, la muestra de referencia NIST SRM 2387 a los fines de

validar el valor obtenido de P, Cu, Mn, Fe, Ca.

46 A.1.1.1-Resultados

Determinación de Fósforo

En la tabla A-II se muestran los resultados promedios de P para las dos variedades

analizadas de maní.

Tabla A-II: Composición de Fósforo medido por ICP-MS para los dos genotipos

Comparación de resultados entre técnicas

Se comparó la técnica ICP-MS con la de FAAS para algunos elementos de una

selección de muestras (n = 16) al azar, mediante el cálculo de la diferencia relativa

entre ambas.

Tabla A-III: Comparación entre ICP-MS y FAAS

P mg/Kg RC AO

promedio 4757,60 4936,63

SD 800,76 764,31

CV 0,17 0,15

ICP-MS FAAS ICP-MS FAAS ICP-MS FAAS ICP-MS FAAS Cu ∆% Fe ∆% Mn ∆% Ca ∆%

Promedio (mg/kg) RC 13,0 14,0 6,3 22 23,7 6,8 14 15,7 10,4 452,4 491,7 8,2

Promedio (mg/kg) AO 12,2 12,7 6,5 22 23,7 6,8 12,8 13,9 8,4 430,1 479,5 10

47 Resultados material de referencia Tabla A-IV: Composición mineral del Material de referencia certificado NIST SRM 2387 medido por ICP-

MS

Elemento Promedio (mg/Kg)

valor de referencia incertidumbre min máx.

Ca 390,9 411 18 393 429 Cu 5,9 4,93 0,15 4,78 5,08 Fe 17,4 16,4 0,8 15,4 16,6 Mn 15,4 16 0,6 15,4 17,2 P 3453,6 3378 92 3286 3470

A.1.1.2- Conclusiones

• Se establecieron valores de referencia de P para el maní de origen argentino.

• El valor medido de Fósforo por ICP-MS es consistente con el valor certificado

por NIST de la muestra de referencia.

• Los valores medidos por ICP-MS de los elementos Cu, Fe, Mn y Ca que

permitieron hacer la comparación por FAAS son consistentes con los valores

certificados.

• La diferencia relativa entre las técnicas ICP-MS y FAAS es menor que el 10 %

para las muestras analizadas.

• Se observan diferencias estadísticamente significativas entre las variedades RC

Y AO para el P al ser analizado con un test estadístico t-student con un 95 % de

confianza.

A.1.2-Determinación de elementos tóxicos por ICP-MS Se analizaron el total de las muestras digeridas (n=38) de la cosecha 2009 y se

determinaron los elementos Cd, Pb, Cr y As con el uso de la celda de colisión y el Hg

en modo convencional por ICP-MS (40). Se incluyó en la medición la muestra de

referencia NIST RM 8414 Bovine muscle powder, con el propósito de validar algunos

elementos medidos que no están presentes en la muestra NIST SRM 2387.

48 A.1.2.2 Resultados Tabla A-V: Valores promedios de elementos tóxicos medidos por ICP-MS para dos variedades de maní

Analito 52Cr 75As 111Cd 208Pb 200Hg Promedio

mg/Kg 0,26 ND 0,042 0,031 ND

SD 0,34 0,006 0,012 0,024 0,038

Min -0,001 -0,004 0,021 0,002 -0,009

Max 1,44 0,02 0,09 0,10 0,27

LD 0,088 0,052 0,015 0,147 0,047

Valor máx. según Codex -

0,10 0,10 0,20 0,10

Tabla A-VI: Resultados de la muestra de referencia NIST RM 8414 Bovine muscle powder

A.1.2.3 Conclusiones

• Los elementos tóxicos medidos se encuentran por debajo del valor recomendado

por el Codex.

• Los niveles bajos de elementos tóxicos están en concordancia con estudios de

cosechas anteriores.

• Los valores observados para los materiales SRM Peanut Butter 2387 y RM 8414

Bovine Muscle Powder fueron aceptables.

Analito 52Cr 111Cd 208Pb promedio

mg/Kg 0,081 0,011 0,40 valor de

referencia 0,071 0,013 0,38 Incertidumbre 0,038 0,011 0,24

min 0,033 0,002 0,14 máx 0,109 0,024 0,62

49

7.2 ANEXO B

7.2.1 Curvas de calibración de los elementos medidos por FAAS

Datos de Calibración:

C: concentración en ppm

S: señal

A: pendiente de la recta de calibración

B: intersección con el eje x

Elemento: K

A: 0,09

B: 0,00034

Figura n°1-B: Curva de calibración de potasio

Elemento: Mg

A: 0,99

B: 0,00011

50

Figura n°2-B: Curva de calibración de magnesio Elemento: Cu

A: 0,061

B: 0,00021

Figura n°3-B: Curva de calibración de cobre

Elemento: Zn

A: 0,27

B: 0,0034

51

Figura n°4-B: Curva de calibración de zinc

Elemento: Ca

A: 0,021

B: 0,0048

Figura n°5-B: Curva de calibración de calcio

Elemento: Fe

A: 1,0

B: -0,0015

52

Figura n°6-B: Curva de calibración de hierro

53

8. GLOSARIO Adsorción: Unión de una sustancia a la superficie de otra, mediante fuerzas físicas o químicas débiles. Crocantabilidad: propiedad atribuida al maní argentino haciendo referencia a maní crocante. Denominación de origen: Denominación de un producto que especifica su procedencia, características y calidad ligadas al medio geográfico. Maní blancheado: Se lo denomina al maní sin piel. Maní confitería: Es aquel que por sus características de limpieza, sanidad y homogeneidad, adquiridas a través del proceso de selección, está en condiciones de consumo humano. Maní industria: Es aquel que se destina a la extracción de aceite y subproductos. Producción sustentable: es aquella donde se utiliza un sistema de producción que permite producir por muchos años y obtener buena rentabilidad sin dañar el medio ambiente ni los recursos de producción.

54

9. BIBLIOGRAFIA

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59